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第1章 催化活性中心／活性相概念的认知 1

1.1 引言 1

1.2 经典的催化基础研究（1900～1960年） 3

1.2.1 在金属催化剂表面的化学吸附 3

1.2.2 化学吸附的分子轨道描述 4

1.2.3 化学吸附的主要研究方法 5

1.2.4 金属催化剂的d电子理论 10

1.2.5 在金属氧化物催化剂表面的化学吸附 13

1.2.6 表面键的研究 16

1.3 表面科学对催化研究的推动 19

1.3.1 活性相／活性中心的识别 21

1.3.2 氨合成活性相研究 21

1.3.3 探针分子的红外光谱 23

1.3.4 参与反应的活性相／活性中心的识别 25

1.4 纳米科学与技术对催化科学的冲击 28

1.4.1 催化剂活性中心／活性相粒子大小、分布、组成、结构的控制合成和表征 28

1.4.2 催化剂活性中心／活性相的形貌控制 32

1.4.3 在多孔材料孔中活性相的调控和表征 33

1.4.4 纳米反应器的设计合成 34

1.4.5 全紫外-可见区激光共振拉曼光谱 36

1.4.6 多孔催化材料合成原位表征 37

1.4.7 催化中的限域效应 40

1.5 展望 42

参考文献 43

第2章 固体催化剂制备技术原理 46

2.1 引言 46

2.2 本体催化剂 47

2.2.1 沉淀／共沉淀法 47

2.2.2 溶胶-凝胶法 56

2.3 负载催化剂 61

2.3.1 金属离子在载体表面的吸附 61

2.3.2 浸渍法 66

2.3.3 沉积沉淀法 70

2.4 固体催化剂制备技术进展 78

2.4.1 微波和等离子体技术 78

2.4.2 原子层沉积法 81

2.4.3 微／纳乳液法 83

2.5 结语和展望 87

参考文献 88

第3章 氨合成化学 98

3.1 引言 98

3.2 工业合成氨过程 99

3.2.1 原料气制取 99

3.2.2 原料气净化 100

3.2.3 氨合成及其热力学 101

3.3 氨合成催化剂 102

3.3.1 催化剂的化学组成 102

3.3.2 熔铁催化剂的制备过程与化学反应 104

3.3.3 氨合成催化剂的还原 106

3.3.4 熔铁催化剂的结构 109

3.4 氨合成催化反应机理 113

3.4.1 氢气和氮气的活化 113

3.4.2 氮化物的形成 115

3.4.3 基元步骤 116

3.4.4 氨合成反应机理 119

3.4.5 氨分解反应机理 121

3.4.6 结构敏感与结构非敏感反应 122

3.5 氨合成总包反应动力学 124

3.5.1 Temkin方程式 124

3.5.2 Temkin-Pyzhev氨合成反应速率方程 126

3.5.3 氨合成反应宏观动力学 127

3.5.4 氨合成反应器 130

3.6 新型氨合成催化剂和技术 132

3.6.1 新型氨合成催化剂 132

3.6.2 新型氨合成技术 134

参考文献 138

第4章 石油炼制催化作用 143

4.1 引言 143

4.2 石油的性质及化学组成 144

4.3 催化裂化及加氢裂化中的催化作用 144

4.3.1 催化裂化反应 145

4.3.2 催化裂化催化剂 148

4.3.3 催化裂化工艺流程 154

4.3.4 加氢裂化反应 154

4.3.5 加氢裂化催化剂 158

4.3.6 加氢裂化工艺流程 161

4.4 加氢精制中的催化作用 165

4.4.1 加氢精制中的化学反应 165

4.4.2 加氢精制催化剂 172

4.5 催化重整中的催化作用 176

4.5.1 催化重整中的化学反应 177

4.5.2 催化重整催化剂 179

4.5.3 催化重整原料的选择和预处理 183

4.5.4 催化重整工艺流程 184

参考文献 186

第5章 三大合成催化 189

5.1 引言 189

5.1.1 合成高分子的历史发展 189

5.1.2 合成高分子材料的重要价值 190

5.1.3 合成高分子材料分类 191

5.2 高分子材料合成中典型催化问题 195

5.2.1 聚烯烃材料及其催化剂 195

5.2.2 合成橡胶材料及其催化聚合 207

5.2.3 合成聚酯材料及其催化聚合 209

5.3 展望 211

参考文献 212

第6章 合成气化学 215

6.1 引言 215

6.2 合成气中枢 216

6.2.1 合成气中枢的概念 216

6.2.2 合成气中枢的催化技术 217

6.3 合成气制造 218

6.3.1 煤气化制合成气 219

6.3.2 天然气（含煤层气、页岩气等）制合成气 219

6.3.3 生物质气化制合成气 225

6.4 合成气转化利用 229

6.4.1 合成气转化利用概述 229

6.4.2 合成气转化制含氧化合物 229

6.4.3 合成气转化制烃燃料 236

6.4.4 合成气转化制低碳烯烃 239

6.5 结论和展望 243

参考文献 243

第7章 石油化工-精细化工 249

7.1 引言 249

7.2 催化加氢 251

7.2.1 加氢催化剂 252

7.2.2 苯加氢制环己烯 253

7.2.3 硝基化合物加氢制芳香胺 254

7.2.4 脂肪酸及其酯加氢 255

7.2.5 生物质来源化合物加氢制化学品 256

7.3 烃类催化氧化 258

7.3.1 烃类氧化催化剂 260

7.3.2 环己烷氧化制环己酮和己二酸 268

7.3.3 对二甲苯氧化制对苯二甲酸 270

7.3.4 甲苯和乙苯氧化 273

7.3.5 苯氧化制苯酚 274

7.3.6 环己烯氧化制己二酸 277

7.3.7 丙烯环氧化制环氧丙烷 278

7.4 醇催化氧化制醛（酮） 279

7.4.1 贵金属催化体系 279

7.4.2 非贵金属体系 282

7.4.3 有机催化体系 284

7.5 氨氧化 286

7.5.1 丙烯氨氧化 286

7.5.2 丙烷氨氧化 287

7.5.3 甲苯及取代甲苯氨氧化 287

7.5.4 结语 288

7.6 羰基化 288

7.6.1 烯烃氢甲酰化 289

7.6.2 烯烃氢羧基化 290

7.6.3 甲醇羰基化 291

7.6.4 卤代烷与CO的羰基化反应 292

7.6.5 胺与CO的羰基化反应 292

7.7 酯化 292

7.7.1 酯化反应的类型 292

7.7.2 酯化反应历程与热力学 293

7.7.3 酯化反应的催化剂 294

7.7.4 酯化工艺 295

7.8 展望 295

参考文献 296

第8章 环境催化 306

8.1 环境催化及其特殊性 306

8.1.1 环境催化的定义、研究对象和任务 307

8.1.2 环境催化的特殊性 309

8.2 移动源燃烧排放的催化净化 310

8.2.1 汽油车尾气催化净化 311

8.2.2 柴油机和稀燃汽油机尾气催化净化 316

8.2.3 清洁燃料车尾气催化净化 322

8.3 固定源燃烧排放的催化净化 324

8.3.1 烟气选择性催化还原脱硝原理和技术 325

8.3.2 烟气催化脱硫 330

8.3.3 同时催化脱硫脱硝技术 333

8.4 室内空气催化净化 335

8.4.1 室内空气光催化净化 336

8.4.2 室内空气常温催化净化 337

8.4.3 低温等离子体协同催化技术 339

8.5 水处理过程中的多相催化 342

8.5.1 光催化水处理技术 342

8.5.2 绿化催化新工艺——芬顿技术的发展及应用 344

8.5.3 臭氧催化氧化水处理技术 346

8.5.4 湿式催化氧化技术 347

8.5.5 双金属催化剂催化去除水中硝酸盐 350

8.6 温室效应和臭氧层消耗物质的催化转化 352

8.6.1 甲烷二氧化碳催化重整 352

8.6.2 氧化亚氮的催化消除 353

8.6.3 氯氟烃的无害化 357

8.6.4 羰基硫的催化水解和氧化 358

参考文献 360

第9章 生物质催化转化 368

9.1 生物质简介 368

9.1.1 生物质的定义 368

9.1.2 生物质的分类 369

9.1.3 生物质的主要组分 369

9.1.4 生物质的转化利用 371

9.2 纤维素转化 371

9.2.1 组成结构 371

9.2.2 理化性质 373

9.2.3 纤维素的催化转化 374

9.3 半纤维素转化 384

9.3.1 组成 385

9.3.2 理化性质 387

9.3.3 半纤维素的催化转化 387

9.4 木质素 393

9.4.1 组成结构 393

9.4.2 木质素的性质 394

9.4.3 木质素的催化转化 395

9.5 糖及其衍生物的转化 409

9.5.1 糖的基本知识 410

9.5.2 单糖、寡糖和多糖 411

9.5.3 单糖的催化转化 415

9.6 多元醇的转化 426

9.6.1 多元醇性质和来源 426

9.6.2 多元醇的转化利用 428

9.7 油脂和藻类生物质 438

9.7.1 油脂的分类与组成 438

9.7.2 油脂的利用 439

9.7.3 微藻的利用 446

9.7.4 微藻的催化转化利用 448

参考文献 449

作者简介 463